Hindi ligtas na Sistema ng Alerto sa Ingay ng Ingay: 11 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) ay ang pinakamalaking makerspace sa Rice University, na nagbibigay ng isang puwang para sa lahat ng mga mag-aaral na mag-disenyo at mag-prototype ng mga solusyon sa mga hamon sa totoong mundo. Upang maihatid ang hangaring ito, ang OEDK ay naglalagay ng maraming mga tool sa kuryente at malalaking makinarya na gumagawa ng malakas, posibleng hindi ligtas na mga ingay. Habang ang OEDK ay matagumpay na nagtatag ng isang kultura ng kaligtasan sa paligid ng proteksyon ng mata at guwantes, hindi ito nakapagtatag ng parehong kultura ng kaligtasan sa paligid ng proteksyon sa pandinig, dahil sa ang katunayan na ang mga gumagamit ay hindi sigurado kung kinakailangan ang proteksyon sa pandinig.

Nilalayon ng aming koponan, ang Ring the Decibels, na lutasin ang problemang ito sa pamamagitan ng pagdidisenyo, pagbuo, at pagpapatupad ng isang alert system na nagpapayo sa mga gumagamit ng OEDK na magsuot ng naaangkop na proteksyon sa pandinig sa mga hindi ligtas na antas ng tunog.

Hakbang 1: Pangkalahatang-ideya

Gumagamit ang aparatong ito ng isang Arduino Uno microcontroller. Ang data ng tunog na analog ay natanggap mula sa isang Metro Level ng Antas ng Grabidad ng tunog, na-average, at pagkatapos ay ginamit upang ma-trigger ang isang digital LED output ng strip. Ang mga visual display ay may kasamang gradient na patuloy na nagpapakita ng average na antas ng decibel at isang hanay ng mga headphone na kumikislap ng pula kapag naabot ang isang paunang natukoy na thribel ng decibel.

Ang pambalot ay ginawa mula sa dalawang plato ng playwud na pinaghihiwalay ng dalawang pabilog na mga plate ng playwud na pinaghihiwalay ng mga standoff ng aluminyo. Ang gradient at headphones display ay nilikha gamit ang frosted acrylic Lahat ng mga elektronikong sangkap ay naka-mount sa plato sa likuran.

Mula sa mga hilaw na materyales hanggang sa mai-mount sa dingding, ang aparato na ito ay tumatagal lamang ng mas mababa sa 2 oras upang makumpleto. Marami kaming natutunan tungkol sa pagpapakinis ng data at pagkontrol sa mga LED strip sa pamamagitan ng proyektong ito at inaasahan namin na nasisiyahan ka sa pagbuo nito!

Hakbang 2: Kailangan ng Mga Bahagi at Tool

Ang kabuuang gastos para sa mga materyal para sa aparatong ito ay mas mababa sa $ 100. Dahil ang aming koponan ay nagtatayo ng aparatong ito nang maramihan, nakabili kami ng ilang mga materyales nang maramihan upang mabawasan ang gastos. Gayundin, dahil binubuo namin ang aparatong ito para sa at sa isang makerspace ng engineering, mayroon kaming access sa maraming mga sangkap at tool na.

Ang dami ng mga bahagi na nakalista sa ibaba ay para sa isang aparato.

Mga Bahagi

• 1x Arduino Uno (o katulad na microcontroller) na may USB Cable
• 1x Prototyping Breadboard
• 1x Perfboard (opsyonal)
• 2x Red male-Male Jumper Wires
• 2x Red male-Female Jumper Wires
• 2x Itim na Lalaki-Lalaki na Jumper Wires
• 2x Itim na Lalaki-Babae na Jumper Wires
• 3x Blue male-Male Jumper Wires
• 2x Blue male-Female Jumper Wires
• 1x 5V 1A Power Adapter
• 1x Gravity Analog Sound Level ng Metro
• 1x Indibidwal na Madadaanan RGB LED WS2812B Strip (hindi bababa sa 20 LEDs)
• 6x Lalake-Lalaki Header Pins
• 2x 330 Ohm Resistors
• 24”x 12” ng 1/4 "Birch Plywood
• 7 "x 9" ng 1/4 "Acrylic
• 9 "x 9" ng 1/8 "Acrylic (ang lapad ay maaaring mag-iba)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 Mga Babae-Babae na Standoff sa Aluminyo
• 6x 1/4 "Hex / 1 1/4" 6-32 Mga Babae-Babae na Aluminium Standoffs
• 18x 3/4 "6-32 Flat-Head Screws
• 18x No. 6 Washers
• 8x 10mm M2.5 Mga Babae-Babae Mga Standar ng Nylon
• 4x 25mm M2.5 Mga Babae-Babae na Standoff ng Nylon
• 4x 18mm M2.5 Mga Lalaki-Babae na Nylon Standoffs
• 24x 6mm M2.5 Screws

Mga kasangkapan

• Arduino IDE
• Soldering Iron (HAKKO FM-204) kasama ang Solder
• Rosin Flux
• Laser Cutter (EPILOG Fusion M2 40)
• Pandikit ng Acrylic
• Sandblaster (opsyonal)
• Papel de liha
• 2-Bahagi ng Epoxy
• Cordless Drill
• 5/32 "Drill Bit
• 1/8 "Drill Bit
• 1/2 "82º Countersink Bit
• Drill Press
• # 5 Counterbore Bit
• Screwdrivers
• Mainit na Baril ng Pandikit na may mga Stick ng Pandikit

Hakbang 3: Ihanda ang mga LED

Gupitin ang dalawang piraso ng indibidwal na naaalam na mga LED strip sa mga marka sa strip. Maaari mong i-cut ang anumang bilang ng mga LED na nais mo, siguraduhing muling simulan ang bilang ng mga LED sa code sa paglaon. Gumamit kami ng 10 LED bawat strip.

Ang mga solder header pin sa bawat isa sa 3 mga koneksyon ng isa sa mga LED strip. Tiyaking maghinang sa pagtatapos ng input ng data (DI). Ulitin para sa iba pang LED strip. Gumamit kami ng kaunting rosin flux na brush sa mga LED strip konektor upang gawing mas madali ang paghihinang.

Bend at tiklop ang isa sa mga LED strip sa isang mala-arc na hugis upang magkasya sa kurba ng gradient na piraso. Nakamit namin ito sa pamamagitan ng paglikha ng isang kulot na pattern sa LED strip na maaaring curve sa sarili nito. Gamit ang parehong diskarteng ito, hugis ang iba pang LED strip upang sundin ang curve ng piraso ng headphones.

Hakbang 4: Magtipon ng Circuit

Magsimula sa pamamagitan ng pagkonekta sa Arduino 5V pin sa power rail sa breadboard. Pagkatapos, ikonekta ang pin ng pangkat ng Arduino sa ground rail sa breadboard.

Pagkonekta sa LED Strips

Ikonekta ang Arduino digital pin 5 sa konektor ng input ng data (DI) sa isang LED strip, pagdaragdag ng isang 330 Ohm risistor sa pagitan ng pin 5 at ng konektor ng DI. Ikonekta ang powerboard ng breadboard ng tinapay sa breadboard sa 5V konektor pin sa LED strip at ikonekta ang groundboard ng breadboard sa riles sa konektor ng GND sa LED strip. Ito ang magiging LED strip para sa gradient display.

Ikonekta ang Arduino digital pin 6 sa konektor ng DI sa iba pang LED strip, pagdaragdag ng isang 330 Ohm risistor sa pagitan ng pin 6 at ang konektor ng DI. Ikonekta ang powerboard ng breadboard ng tinapay sa breadboard sa 5V konektor pin sa LED strip at ikonekta ang groundboard ng breadboard sa riles sa konektor ng GND sa LED strip. Ito ang magiging LED strip para sa display ng mga headphone.

Pagkonekta sa Metro ng Antas ng Grabeng Tunog (ang mikropono)

Ikonekta ang Arduino analog pin A0 sa analog port sa Gravity Sound Level Meter. Ikonekta ang power rail ng breadboard sa breadboard sa port ng VCC sa Gravity board at ang breadboard ground rail sa port ng GND sa Gravity board.

Paglilipat ng Circuit sa Perf Board (opsyonal)

Upang mapanatili ang lahat ng mga elektronikong sangkap sa lugar na mas matagal, nagpasya ang aming koponan na ilipat ang aming circuit sa isang perf board. Ang aming circuit ay hindi masyadong kumplikado, kaya gumamit kami ng isang hacksaw upang i-cut ang isang 4cm x 6cm perf board sa isang 4cm x 3cm board at nag-drill ng mga bagong mounting hole dito gamit ang 1/8 bit. Ang hakbang na ito ay ganap na opsyonal.

Hakbang 5: I-edit at I-upload ang Code

I-download ang code at buksan ito sa Arduino IDE.

Suriin na ang tinukoy na halaga para sa bilang ng mga LED sa bawat strip (NUM_LEDS_1 at NUM_LEDS_2) ay tumutugma sa bilang ng mga LED na iyong pinutol para sa unang LED strip (ang gradient) at pangalawang LED strip (ang mga headphone). Kung ang mga halagang ito ay hindi tumutugma, baguhin ang numero sa code.

I-verify at i-upload ang code sa iyong Arduino board.

Hakbang 6: Ihanda ang Wood Casing

I-download ang file ng pagputol ng laser ng kahoy.

Gupitin ng laser ang harap at likod na mga plato at 6 na suporta ng LED mula sa 1/4 playwud gamit ang naaangkop na mga setting sa iyong laser-cutter. Huwag mag-atubiling baguhin ang rastered na logo sa harap ng plato sa anumang disenyo na gusto mo.

Sa aming laser-cutter (EPILOG Fusion M2 40), ginamit namin ang mga sumusunod na setting:

• 4 na bilis, 100 lakas, 10 dalas sa vector-cut
• 50 bilis, 100 lakas, 300 DPI upang raster-engrave

Gumamit kami ng isang laser-cutter dahil mayroon kaming access sa isa sa OEDK, ngunit maaari mo ring i-download ang mga file upang magamit bilang isang balangkas upang i-cut ang mga piraso sa isang router ng CNC o bandaw.

Mag-drill ng 3 butas na may 5/32 "na bit sa harap ng plato sa mga lokasyon na ipinakita ng mga pulang X sa imahe. Dapat mayroong isang butas sa pagitan ng gradient at mga headphone, isa sa ilalim ng kanang headphone, at isa sa ilalim ng logo. Countersink ang mga butas na ito mula sa harap. Ang mga butas na ito ay para sa 2 "standoffs.

Itabi ang front plate sa tuktok ng back plate tulad na pareho silang nakatuon sa direksyon tulad ng nakikita sa laser cutting file. Sa pamamagitan ng isang lapis, gaanong basahin ang balangkas ng mga gradient at headphone space, ang butas ng mikropono at ang 3 butas ay na-drill lamang sa harap na plato sa likod ng plato.

Mag-drill ng 3 butas na may 5/32 na bit sa likod ng plato sa mga lokasyon na inilipat lamang mula sa harap na plato. Countersink ang mga butas na ito mula sa likuran.

Hakbang 7: Ihanda ang mga piraso ng Acrylic

I-download ang 1/4 "acrylic laser-cutting file at ang 1/8" laser-cutting file.

Gupitin ng laser ang mga piraso ng front-insert mula sa 1/4 "acrylic at ang mga backing piece mula sa 1/8" acrylic gamit ang naaangkop na mga setting sa iyong laser-cutter. Sa aming laser-cutter (EPILOG Fusion M2 40), ginamit namin ang mga sumusunod na setting:

• 2 bilis, 100 lakas, 100 dalas para sa 1/4 "acrylic
• 4 na bilis, 100 lakas, 100 dalas para sa 1/8 "acrylic

Gumamit kami ng isang laser-cutter dahil mayroon kaming access sa isa sa OEDK, ngunit maaari mo ring i-download ang mga file upang magamit bilang isang balangkas upang i-cut ang mga piraso sa isang router ng CNC o bandaw. Bilang karagdagan, ang mga piraso ng pag-back ay maaaring i-cut mula sa acrylic ng anumang lapad, ngunit natagpuan namin ang 1/8 o mas payat na mahusay na nagtrabaho para sa paglakip sa kahoy habang binabawasan ang timbang.

Kola ang bawat piraso ng pag-back ng acrylic sa kaukulang piraso ng front-insert na may acrylic na pandikit na tulad ng kapag ang mga piraso ng front-insert ay inilalagay sa harap na plato, ang mga tab sa mga backing na piraso ay na-flush gamit ang likurang harapan.

Matapos maitakda ang pandikit (hindi bababa sa 30 minuto), hamog na nagyelo sa harap at likod ng mga sumali na piraso ng acrylic upang mas mahusay na maikalat ang ilaw. Gumamit kami ng isang sandblaster para dito, ngunit ang fine-grit na papel na liha (600 grit o mas mataas) at ilang siko na grasa ay gagana rin.

Hakbang 8: Ikabit ang Mga Acrylic na Piraso sa Wood Casing

Ihiga ang harapan ng plato sa harap at tuyo na magkasya ang mga piraso ng acrylic sa kanilang kaukulang mga puwang. Kung ang mga piraso ng acrylic ay nagkakaproblema sa pag-angkop, buhangin ang panloob na mga gilid ng front plate hanggang sa magkasya ang mga piraso ng acrylic.

Sa sandaling nakakamit ang isang mahusay na akma, alisin ang mga piraso ng acrylic mula sa harap na plato at maglagay ng dalawang bahagi na epoxy sa mukha ng mga tab ng mga backing piece na humipo sa kahoy. Ilagay ang mga piraso ng acrylic sa kanilang mga puwang, pindutin pababa, at hayaang matuyo ang epoxy.

Hakbang 9: I-mount ang Mga Electronics Board sa Wood Casing

Gamit ang bakas na balangkas ng butas ng mikropono sa backplate, itabi ang Gravity Sound Level Meter sa likod na plato na ang microphone ay umaayon sa balangkas nito. Markahan kung saan ang apat na tumataas na butas sa Gravity board ay nasa backplate.

Pag-iwan ng Metro Level ng Antas ng Gravity sa back plate, ayusin ang Arduino board at perf board sa back plate. I-orient ang Adruino board na ang power outlet ay magtuturo pababa at mag-iiwan ng kahit 1/4 na puwang sa pagitan ng bawat board. Ang eksaktong pagkakalagay ng mga board na ito ay hindi partikular na mahalaga hangga't ang mga board ay hindi nagsasapawan sa bawat isa o ang mga balangkas ng gradient at headphone. Pinili naming ilagay ang board ng Arduino sa kaliwa ng Gravity board at ang perf board sa itaas ng Gravity board.

Markahan kung saan ang mga tumataas na butas ay para sa Arduino at mga perf board sa likod ng plato.

Alisin ang mga electronics mula sa backplate at drill ang lahat ng mga butas na minarkahan lamang ng 1/8 drill bit. Dahil ang aming M2.5 na turnilyo ay nangangailangan ng isang counterbored hole upang maupo ang flush gamit ang back plate, binago namin ang back plate mula sa likod na mukha gamit ang isang drill press.

Ikabit ang Sukat ng Antas ng Antas ng Grabeng Tunog sa backplate gamit ang M2.5 na mga standoff ng naylon at mga tornilyo. Ang mikropono ay dapat na malapit sa plato sa harap, kaya upang itaas ang board hangga't maaari, gumamit kami ng isang 25mm babaeng pambabae at isang 18mm male-female standoff.

Ikabit ang Arduino at perf board sa backplate gamit ang M2.5 na mga standoff ng babae at babae at tornilyo. Ang haba ng standoff ay hindi kritikal, basta lahat ng standoff na ginamit para sa isang board ay pareho ang haba at sapat na maikli upang mapanatili ang board sa loob ng aparato. Gumamit kami ng 10mm na mga standoff ng babae-babae.

Kung ang iyong circuit ay gumagamit ng isang breadboard sa halip na isang perf board, i-mount lamang ang breadboard gamit ang malagkit na pag-back sa halip na gumamit ng mga standoff at turnilyo.

Kapag naka-mount na ang electronics, i-wire ang circuit.

Hakbang 10: Ikabit ang Mga Suporta ng LED

Sa plato sa likuran, gumuhit ng 3 mga tuldok sa loob ng gaanong iginuhit na balangkas para sa gradient tulad ng ipinakita ng mga pulang X. Dapat mayroong isang butas sa bawat dulo ng gradient at isa sa gitna. Ulitin ito sa loob ng balangkas para sa mga headphone tulad ng ipinakita ng mga pulang X.

Mag-drill ng mga butas na may 5/32 "bit kung saan iginuhit lamang ang 6 na tuldok. Countersink ang mga butas na ito mula sa likuran. Ang mga butas na ito ay para sa 1 1/4" na standoff upang suportahan ang mga LED strips.

Mag-drill ng mga butas na may 5/32 na bit sa isang dulo ng bawat isa sa mga 6 na suporta ng LED. Countersink ang mga butas na ito.

Maglakip ng isang suporta sa LED sa likod ng plato sa bawat isa sa 6 na butas sa loob ng gradient at mga balangkas ng headphone gamit ang isang 1 1/4 standoff. Gumamit ng isang washer sa bawat panig ng standoff sa pagitan ng standoff at kahoy. Ihanay ang mga suporta ng LED upang ang ang LED strip ay inilalagay sa di-drilled na dulo ng suporta, ang LED strip ay nakasentro sa gradient o headphones.

Hakbang 11: Pangwakas na Assembly at Pag-mount

Gumamit ng mainit na pandikit upang ikabit ang mga LED strip sa mga suportang LED. Ang mga input wire para sa mga LED strip ay dapat na nakatuon sa ilalim ng aparato.

Ikonekta ang mga LED strip sa circuit at ikonekta ang 5V power adapter sa USB cable sa Arduino.

Ikabit ang front plate sa plato sa likuran gamit ang 2 standoffs, 6-32 washers, at 6-32 screws, na inilalagay ang mga washers sa pagitan ng mga standoff at kahoy.

I-mount ang aparato sa isang pader gamit ang mounting hole sa likod ng plato. Maaari kang gumamit ng isang kahoy na tornilyo sa dingding o gumamit ng isang Command hook.

I-plug ang aparato at makuha ang iyong proteksyon sa pandinig!